風力并網(wǎng)逆變器滯環(huán)SVPWM控制策略的研究風力并網(wǎng)逆變器滯環(huán)SVPWM控制策略的研究

摘要：針對并網(wǎng)逆變器采用傳統(tǒng)滯環(huán)控制時，輸出含有較大諧波從而影響電能質(zhì)量的缺點，采用滯環(huán)與空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)相結(jié)合的復合控制，即通過對交流側(cè)電流矢量模值大小的判斷，交替切換滯環(huán)控制與SVPWM模式。實驗結(jié)果表明，該控制方法輸出波形好，可基本清除較低次諧波，能較好滿足風能并網(wǎng)控制要求。
關(guān)鍵詞：風力發(fā)電；并網(wǎng)逆變器；空間矢量脈寬調(diào)制

1 引言
逆變器及其控制技術(shù)作為風力發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)受到廣泛關(guān)注，目前大部分逆變器采用三相半橋電壓型逆變器拓撲結(jié)構(gòu)，控制方式多采用電流模式控制。其中電流滯環(huán)控制具有較好的電流跟蹤特性，但滯環(huán)寬度固定，降低了整個系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，易產(chǎn)生過高的開關(guān)損耗，逆變器輸出含有諧波分量，影響電能質(zhì)量。
針對傳統(tǒng)單純滯環(huán)控制含有低次諧波的不足，這里提出基于電流滯環(huán)跟蹤控制和SVPWM的復合控制策略。實驗結(jié)果表明，改進后的系統(tǒng)在一定交流側(cè)誤差電流矢量模值范圍內(nèi)，可有效降低開關(guān)損耗，取得更好的控制效果。當交流側(cè)誤差電流矢量模值超過一定范圍時，動態(tài)響應速度更快，并可保證系統(tǒng)單位功率因數(shù)并網(wǎng)。

2 風電并網(wǎng)逆變器的研究
2．1 風電并網(wǎng)系統(tǒng)原理
圖1示出風力發(fā)電系統(tǒng)示意圖。直流側(cè)采用DC／DC直流升壓變換，永磁同步發(fā)電機(PMSG)輸出電壓通過整流經(jīng)前級DC／DC電路控制后變得穩(wěn)定，對后級逆變器工作影響減小，控制系統(tǒng)設(shè)計相對簡單。故該并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)能獲得較大的輸出功率和較好的并網(wǎng)效果，更適用于風力發(fā)電系統(tǒng)。此處側(cè)重研究網(wǎng)側(cè)并網(wǎng)逆變器，針對傳統(tǒng)滯環(huán)控制存在的不足，采用提出的復合控制策略，通過控制IGBT開關(guān)狀態(tài)，實現(xiàn)并網(wǎng)逆變過程。

2．2 改進控制策略
此處采用復合控制策略，設(shè)置電流誤差矢量△i的限值為Iw(Iw=1．2 A)。如圖2所示，當|△i|>Iw時，采用電流滯環(huán)控制策略來實現(xiàn)電流快速跟蹤。當|△i|Iw時，為限制開關(guān)頻率和電流，采用SVPWM。

2．2．1 電流滯環(huán)跟蹤控制原理
如圖3所示，電流滯環(huán)控制是將給定的電流信號與檢測到的交流信號進行比較，差值送到比較器中，若檢測到的電流值大于給定電流值且超出滯環(huán)比較器的上限，則立刻改變開關(guān)管的狀態(tài)，使之減??；反之使其增大。采用電流滯環(huán)控制可加快跟蹤速度，得到高質(zhì)量的電流響應。

2．2．2 空間矢量脈寬調(diào)制控制原理
圖4為風電并網(wǎng)逆變拓撲結(jié)構(gòu)原理。

ex(x=a，b，c)為網(wǎng)側(cè)相電壓，ux為交流側(cè)輸入相電壓，ix為逆變器輸出相電流，電流參考方向如圖1中箭頭所示：L為濾波電感，R為濾波電感的電阻，C為直流側(cè)母線電容，Udc為C上的電壓，Idc為C上的電流(方向如圖4中所示)，V1～V6為功率橋的6個功率開關(guān)管。